多位LED-显示器动态扫描驱动电路设计完整版.doc

多位LED 显示器动态扫描驱动电路报告 （一）目的：1、 了解多位LED 显示器动态扫描驱动电路的基本工作原理；2、 完成多位LED 显示器动态扫描驱动电路设计并分析计算单元电路；3、 绘制多位LED 显示器动态扫描驱动电路图,针对工作原理进行参数估算；4、 电路功能的检测和调试；5、设计答辩,完成设计报告。 （二）结构图（三）电路总体功能概述 该电路的功能是通过控制数据选择器输入端的高低电平来使四个LED显示器可以显示0-9任意一个数字，实现动态扫描功能。由振荡电路，控制电路，四位四选一数据选择器，一位LED译码驱动电路和四位LED显示电路组成。 首先用555定时器构成频率为1000赫兹多谐振荡器产生脉冲信号，再将信号传输到74构成的二位二进制触发器，使该触发器输出00,01,10，11。将触发器的两输出端分别接到数据选择器153的S1，S0，将四个输入D0或D1D2D3信号传输到LED显示电路，使LED显示不同数字，将触发器的两输出端接到138的A1,A0（A2接0），再将138的输出Y0,Y1,Y2,Y3接到四个LED的共阴极，控制LED的显示状态，把74ls153的输出端与cc4511的四个输入端相连，把LED显示器的a,b,c,d,e,f,g与cc4511的输出端相连，这样便可以通过555定时器产生的脉冲控制四个LED的显示顺序，同时调整153的输入端的高低电位，这样便实现了对四个LED的显示控制，可随意现实0至9的数字。振荡电路由555定时器构成的多谐振荡电路组成，有振荡电路提供脉冲，振荡周期T=Tpl+Tph=R1*C*ln2+（R1+R2）*C*ln2=0.001s，则其振荡频率为1000Hz，多谐振荡器在接通电源后无需外接触发信号就可以产生矩形脉冲或方波。控制电路是一片74LS74构成的两位二进制触发器，它接收到控制电路的振荡脉冲，产生00，01,10,11的输出信号。数据选择器由两片74LS153构成，其功能为四选一数据选择器，接收控制电路的输出信号，分别选择四个输入D0或D1或D2或D3信号传输到LED显示电路，使LED显示不同数字译码驱动电路由一片八选一的数据选择器74LS138组成，它接受控制电路输出的信号同时将自身的输出信号分别连接到4片LED的共阴极控制LED显示器的工作状态.显示电路由一片4511构成，其接收74LS153输出的信号分别使四个LED显示器显示8421BCD码所代表的十进制数。（四）元器件表CD4511 1片， NE555 1片，74LS138 1片，七段共阴极数码管 4只，74LS153 2片， 74LS74 1片，0.1F 电容 2个， 5.1K电阻 1个，4.7K电阻 1个，面包板 1块，5V 稳压电源 1台。 (五） 芯片功能(1) NE555芯片 NE555各脚主要功能如下：1地 GND 2触发3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电源电压VCC NE555芯片功能555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出为1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为0。（2）74LS74 芯片功能：74LS74是一个双D触发器，其功能比较的多，可用作寄存器，移位寄存器，振荡器，单稳态，分频计数器等功能。此电路中，74LS74作分频器使电路产生四分频。用，将脉冲信号进行四分频。（3） 74LS153 芯片74LS153是一个双4选1数据选择器，、为两个独立的使能端，低电平有效；A1、A0为公用的地址输入端；1D01D3和2D02D3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；1Y、2Y为两个输出端。（1）当使能端（）1时，多路开关被禁止，无输出，Y0。（2）当使能端（）0时，多路开关正常工作，根据地址码A1A0的状态，将相应的数据D0D3送到输出端Y。（4） 74LS138 芯片 74ls138引脚图 3线-8线译码器74LS138的功能表74LS138是3线8线译码器，该译码器有3位二进制输入A2A1A0,它们共有8种状态的组合，即可译出8个输出信号，输出为低电平有效，当使能输入端E3=1，且=0时，该译码器处于工作状态. (5) CD4511 芯片（6） 电路测试方法和调试过程首先，我们根据画出的原理图连接电路，接入电源后，发现四个显示器只亮两个，开始排查原因。先测试显示器的好坏，将CD4511芯片的置0，发现四个显示器都显示8；再检测电路是否接通，用试电笔检测每个接孔的状态，结果正常；再用示波器检测分频器工作状态，发现74LS74芯片的两个输出的波形一致，但用双踪示波器检测时，两个波形不一致，于是猜想是频率过高造成的；最后在555芯片上加一个47uf的电容来降低频率，结果四个显示器都亮，并且能成功扫描。然后，我们开始对74LS153的1D.2D.3D.4D进行置数，结果发现显示器显示的数字总是不能与我们想要的相同，经过对芯片的分析后，发现我们把置数的原理理解错了，发现CD4511的四个输入分别 由74LS74芯片的1D1,2D1,3D1,4D1;1D2，2D2，3D2，4D2;1D3，2D3，3D3，4D3;1D4，2D4，3D4，4D4 控制，弄清原理后，成功的得到了想要的数字。（7） 思考题1. 同样是七段共阴极数码管的译码驱动电路，74LS48和CC4511在逻辑功能和控制引脚上有什么区别？答：区别1:74LS48芯片可以输出015，而CC4511芯片只能输出09，都动能表可以看出，在输出1015时消隐。 区别2:74LS48控制端可以不置数，而CC4511的控制端都要置高电平才能正常工作。2.使用动态扫描译码驱动电路与普通的直接译码驱动电路相比有什么优势和不足？答：优势：使用普通的直接译码驱动电路一片芯片只能控制一个LED显示器，本实验中有四个显示器，就需要四片芯片，而使用动态扫描译码驱动电路只需要一片芯片就可以控制四个显示器，节省了芯片，体现了实验的节约原则。不足：使用动态扫描译码驱动电路需要的芯片多，电路复杂，容易出错。2如果希望将四位LED的动态扫描译码驱动电路改成八位LED的，应该怎样修改设计？答：将控制电路改成用两片74LS74相联实现三个D触发器级联，接收到振荡脉冲后，产生000111的信号，然后将译码驱动电路接受控制电路输出的信号，同时将自身的八个输出信号分别连接到8片LED的共阴极控制LED显示器的工作状态. 数据选择器改为由四片74LS151构成，其功能为八选一数据选择器，调节4片151的D0到D7的高低电平，将会使LED分别显示0到9不同数字。其余部分保持不变。一、课程设计的任务或学年论文的基本要求：1、 根据小组选题结果，在教师指导下完成数字钟抢答器多位LED 显示器动态扫描驱动电路设计,自主选择、确定合理的设计方案，给出电路结构和连线 电路图。2、 领取器件，组装、调试数字钟抢答器多位LED 显示器动态扫描驱动电路。调试成功后请指导老师检查电路，同时每人独立完成答辩。3、 按指导老师要求撰写课程设计报告，绘出完整的电路图。指导教师签字：xx 教研室主任签字：xxxxxxx 年xx 月xx 日 xxxx 年xx月xx 日二、进度安排：设计时间为一周。周一、周二查资料、完成led电路的整体方案设计并分析确定各单元电路，对元器件进行选型。周三到周六组装、调试led，进行实物检查、设计答辩并完成设计报告。3、 应收集资料及主要参考文献：1康华光.电子技术基础（第五版）. 高教出版社，2006. 2彭介华.电子技术课程设计指导. 高教出版社，1997. 3谢自美.电子线路设计、实验与测试（第三版）. 华中科技大学出版社，2006. 4汪学典.电子技术实验. 华中科技大学出版社，2006.四、课程设计（学年论文）摘要（中文）： 摘要 此电路应用了CD4511芯片作为译码器实现了LED动静态显示的基本原理。 电路原理简单，价格低廉，可用于多位LED显示。 七段LED显示器也叫数码管，它是由发光二极管组成的一个阵列，常用的LED显示器用共阳极和共阴极两种结构。为了使显示器能发光，并且显示数码，需要加译码驱动电路，常用的译码驱动电路有静态译码显示和动态译码显示。静态译码显示是指一个译码驱动电路驱动一个七段显示器进行数码显示。动态译码显示是指多个七段显示器共用一个译码驱动电路，由扫描电路控制每个显示器分时进行显示，每个显示器按不同的时间轮流使用译码驱动电路。从而使显示电路更加简单。关键词：LED CD4511 译码显示 显示器五、课程设计（学年论文）摘要（英文）： bstract The circuit apply to the LED tendency,the static demonstration basic principle using decoder chip CD4511. The axiom of this circuit is convenient,the cost is inexpensive,available in more position LED demonstration. Seven section of LED monitors also called the nixietube is an array which is composed by the light emitter diode,the commonly used LED monitor has altogether the positive level and altogether the cloudy level two kinds of structures. In order to enable the monitor to shine the demonstration numerical code,needs to add the decoding actuation electric circuit,the commonly used decoding actuation electric circuit has two kinds: static decoding demonstration and dynamic decoding demonstration. The static decoding dimonstration is refers to a decoding actuation electric circuit to actuate a seven-segment display to carry on the digital demonstration. But the dynamic scanning demonstration is refers to many seven-segment display to use in common a decoding actuation electric circuit,controls each monitor by the sweep circuit time sharing to carry on the demonstration,namely each monitor uses this decoding actuation electric circuit in turn according to the different time. Thus makes the display circuit to be simpler. Key words: LED CD4511 decoding demonstration monitor七、答辩记录： 问题1：为什么74LS138芯片中G1,G2A,G2B分别接高电平，低电平，低电平？ 答1：由于G1为使能输入端，接低电平是输出全为1，G2A和G2B接高电平是电路输出也全为1，都功能表可以看出，当G1=1，且G2A=G2B=0时，译码器处于工作状态。